Применяются только при измерении дискретных уровней жидкости.
Существует два метода измерения уровня фотоэлектрическими преобразователями.
1. Фотоэлектрические источник света 1 и детектор 2 разделены, поэтому луч света (а так же излучение ультрафиолетовое, инфракрасное) между ними прерывается, если уровень жидкости превышает высоту установки этих преобразователей.
Практически луч света полностью не прерывается, а лишь ослабляется (рис. 2).
Рисунок 2 – Схема фотоэлектрического уровнемера с разделенным расположением фотоэлектрического источника света 1 и светодетектора 2
2. В случае совмещенного расположения фотоэлектрического источника света и светодетектора свет от фотоэлектрического источника отражается от внутренней поверхности призмы и попадает на светодетектор в том случае, когда фотоэлектрический преобразователь находится в газовой среде.
Если жидкость покрыла корпус фотоэлектрического преобразователя, индекс отражения между призмой и окружающей средой изменится, и луч света на будет отражаться от призмы к светодетектору (рис. 3).
Рисунок 3 – Схема фотоэлектрического уровнемера с совмещенным расположением фотоэлектрического источника света 1 и светодетектора 2
Радарные уровнемеры
Подразделяются на бесконтактные и контактные для определения уровня жидких и сыпучих веществ, которые используют радарную технологию, основанную на распространении непрерывного частотно-модулированного излучения (НЧМИ) микроволнового диапазона.
Они удобны там, где необходимо прямое измерение:
- при измерении коррозионных, абразивных, клейких или вязких жидкостей, с которыми проблематично использование контактных устройств;
- измерении при изменениях температуры и давления.
Радарные измерители уровня (бесконтактные)
Для сложных измерений используются радарные измерители. Радарные измерители производят бесконтактные измерения уровня.
Измерители используют радарную технологию, основанную на распространении непрерывного частотно-модулированного излучения (НЧМИ) микроволнового диапазона.
Сигнал радара (рис. 4) (микроволна) посылается от измерителя к поверхности среды и отражается назад на приемник измерителя.
Рисунок 4 – Радарный уровнемер
Приемник оценивает разность фаз между посланным и принятым сигналами.
Радарные измерители выдают аналоговый выходной сигнал 4 – 20 мА. Частота 24 ГГц и современная электроника позволяют радарным измерителям использовать небольшую антенну и получать узкий пучок излучения (рис. 5).
Рисунок 5 – Радарный измеритель уровня
Маленькая легкая антенная упрощает установку, а узкий луч уменьшает нежелательное эхо от препятствий, находящихся в резервуаре, и таких как мешалки, теплообменники, трубы для заполнения, перегородки, теплозащитные карманы и периодические потоки для заполнения резервуара.
Узкий луч также повышает удобство монтажа, поскольку измеритель может быть смонтирован на имеющихся фланцах, расположенных достаточно близко к стенке резервуара.
Радарная технология излучения через воздух (микроволновые бесконтактные уровнемеры) базируется на аналогичных принципах измерения, но ложные эхосигналы были и остаются для нее существенной проблемой.
При ориентации излучателя радара в направлении дна бункера возникают условия для отражения излученного сигнала от стенок резервуара и образования паразитных отраженных сигналов, которые должны быть подавлены в приемнике.
Кроме того, зачастую внутри резервуара имеются внутренние препятствия, такие как система трубопроводов, патрубки, лестницы и т.п., которые способствуют появлению дополнительных паразитных сигналов.
Главной причиной возникновения ложных отражений является излучение радарных сигналов в расширенном конусе, т.е. с относительно широкой диаграммой направленности.
Радарный уровнемер Rosemount серии 5600 позволяет измерять уровень таких сред, как нефтепродукты, щелочи, кислоты, растворители, водные растворы, алкогольные напитки, суспензии, глина, извести, руды, гранулированные материалы – от руды до пластиковых гранул, мелкодисперсные порошковые материалы, цемент и пр.
Температура процесса минус 40 – 400 °С.
Температура окружающего воздуха минус 40 – 70 °С.
Выходные сигналы: 4 – 20 мА с цифровым сигналом на базе HART – протокола.
Диапазон измерения до 50 м.
Использование: общепромышленное; взрывозащищенное (маркировка взрывозащиты 2 Exde [ ia ][ ib ] IICT 6 X).
Степень защиты от воздействий пыли и воды IP 66.
Производитель – ПГ «Метран», г. Челябинск.
